Диплом. ОсиповДИПЛОМ (1). Дипломная работа на тему " Физикомеханические и эксплуатационные свойства полипропилена " Заведующий кафедрой
 Скачать 1.3 Mb.
|
|
2.2. Полипропилен [4-6] 2.2.1. Общая характеристика полипропилена. Полипропилен (ПП) получают полимеризацией мономера пропилена в присутствии металлоорганических катализаторов. Структурная формула ПП:  Полипропилен представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, то есть в натуральном виде полупрозрачен, но может легко окрашиваться добавлением соответствующих пигментов и красок. Также как и остальные полиолефины, ПП неполярный полимер. Он растворяется только при повышенных температурах в сильных растворителях: хлорированных, ароматических углеводородах, стоек к кислотам и щелочам, отдельные марки допущены к контакту с пищевыми продуктами и для производства изделий медико-биологического назначения. Молекулярная масса полипропилена: 300-700 тыс., плотность: 0,92-0,93 г/см3 при 20°С, максимальная степень кристалличности: 73-75%. Полипропилен является весьма устойчивым почти во всех отношениях полимером, что вполне доказуемо следующими его свойствами. Во-первых, полипропилен устойчив к высоким температурам, температура плавления 175°С. Во-вторых, для полипропилена характерны высокая ударная прочность (чем выгодно отличается от ПЭ), высокая стойкость к многократным изгибам, твердость, низкая паро- и газопроницаемость; по износостойкости он сравним с полиамидами. В-третьих, вследствие своей неполярной структуры, полипропилен устойчив к действию химикатов. Поэтому он противостоит воздействию большинства полярных органических растворителей, таких, как спиртов, сложных эфиров и кетонов (например, ацетона) и кислот даже при высокой их концентрации и температуре выше 60 °С. Также полипропилен устойчив к воздействию водных растворов неорганических соединений - солей, кипящей воды и щелочей. Только такие сильные окислители, как, например, хлорсульфоновая кислота, серная (олеум) и концентрированная азотная кислоты, а также хромовая смесь могут разрушить полипропилен уже при комнатной температуре. Некоторые углеводороды (алифатические, ароматические, галогенизированные) приводят к набуханию полипропилена. После испарения углеводорода, вызвавшего набухание, жёсткость и иные механические свойства полимера полностью восстанавливаются. К недостаткам полипропилена необходимо выделить чувствительность к воздействию света, это надо учитывать во всех областях применения продукта. Под действием света и кислорода воздуха в полипропилене проходят процессы разложения, приводящие к потере блеска, растрескиванию и „мелованию" поверхности, к ухудшению его механических и физических свойств. Для предотвращения подобных реакций в него вводят специальные добавки - стабилизаторы полимерных материалов. И еще один недостаток – в низкой морозостойкости температура хрупкости от –5 до –15 °С, однако этот недостаток устраняется путем введения в макромолекулу изотактического полипропилена звеньев этилена, а также при добавлении бутилкаучука или этиленпропиленового каучука. В зависимости от пространственного строения макромолекулы полимера (то есть от структуры расположения атомов или атомных групп в макромолекуле) различают 3 вида полипропилена: изотактический (группы СН3 расположены по одну сторону от главного цепи), синдиотактический (группы СН3 расположены строго периодически относительно главной цепи) и атактический (неупорядочное расположение групп СН3). Основной и наиболее важной разновидностью является полипропилен с изотактической структурой. Изотактический полипропилен отличается большой степенью кристалличности, высокой прочностью, твердостью и теплостойкостью. Атактический полипропилен очень гибкий, мягкий и липкий продукт. Полипропилен с изотактической структурой - представитель перспективной группы стереорегулярных полимеров, обладающий ценным сочетанием свойств. Он имеет низкую плотность (0,90 г/см3 ), высокую теплостойкость (до 150 °С), высокую прочность при растяжении, химическую стойкость и износостойкость, хорошую ударостойкость, низкую газопроницаемость, хорошие диэлектрические свойства. Его можно перерабатывать различными способами, а также получать на его основе волокно. К наиболее ценным свойствам полипропилена относятся высокое сопротивление изгибу и неограниченный предел усталостной прочности. Его недостатком является необходимость применения стабилизаторов, а также хрупкость при низких температурах и относительно большая усадка. Физико-механические свойства полипропилена.
2.2.2. Виды и свойства полипропиленов. [5-6] Полипропилен бывает нескольких видов: - гомополимер полипропилена (PP HO) - металлоценовый полипропилен (mPP) - блок-сополимер пропилена с этиленом, или сополимер (PPCP) - статистический сополимер полипропилена (PP random copolymer) Гомополимер полипропилена (PP HO). Гомополимер - полипропилен, у которого макромолекулы содержат одинаковые мономерные звенья. Это достаточно твердый полимер, имеющий при изгибе высокую прочность. Самый распространенный метод модификации гомополимера полипропилена - это придание ему антистатического свойства с помощью специальных антистатических добавок. Эти добавки не дают налипать пыли на изделия из данного материала. Благодаря же введению таких добавок, как нуклеаторы, гомополимер становится прозрачным, что позволяет значительно расширить ассортимент изделий, производимых из данного вида полипропилена. Типичный гомополимер полипропилена - целлюлоза. Однако гомополимер, обладающий повышенной жесткостью и прозрачностью, при низкой температуре достаточно хрупок. Введение добавок-антипиренов придает гомополимеру огнестойкость и существенно расширяет сферу его применения. Наиболее типичной областью применения огнестойкого полипропилена является электротехника. Металлоценовый полипропилен (MPP). Металлоценовый полипропилен получают методом полимеризации с металлоценовыми катализаторами. Такая полимеризация делает с полимером очень даже интересные вещи, например, может получиться полипропилен с совершенно разной тактичностью. Используя специальные металлоценовые катализаторы, получается полипропилен, который в одной макромолекуле содержит и атактические и изотактические блоки. Такой полимер напоминает резину, являясь отличным эластомером и все это благодаря тому, что изотактические блоки образовывают кристаллы самостоятельно. Блок-сополимер пропилена с этиленом (PPCP). Блок-сополимер пропилена с этиленом (сополимер) был синтезирован в конце пятидесятых годов. Сейчас его получают почти везде, где производят полипропилен (ПП), и за последние годы технология синтеза БС значительно усовершенствовалась. Блок-сополимер(БС) - это цепочка молекул пропилена, прерывающаяся цепочкой этилен-пропилен сополимера. Для его производства требуется второй реактор. Блок-сополимеры пропилена с этиленом производятся в виде однородных по цвету гранул. Они имеют: высокую ударную прочность (при низких температурах) и высокую эластичность; повышенную долговременную термическую стабильность; стойкость к термоокислительному разрушению во время производства и переработке полипропилена, а также при эксплуатации изделий из него. Благодаря кристаллической структуре блок-сополимер полипропилена представляет собой достаточно экономичный конструкционный термопласт, использующейся для выпуска корпусных деталей оргтехники, бытовой и электротехники, а также в автомобильной промышленности (корпуса бампера, аккумуляторов и др.). Наряду с этим БС широко применяется при производстве товаров народного потребления — садовой и офисной мебели, одноразовой посуды, тонкостенных и промышленных контейнеров, упаковки для замороженных продуктов, игрушек, медицинских изделий. Блок-сополимер полипропилена обладает следующими свойствами: - Климатическая и химическая стойкость: при высоких температурах - к щелочам, кислотам, растворам солей, растительным и минеральным маслам; при комнатной температуре — к органическим растворителям; БС имеет низкое влагопоглощение. Благодаря этим свойствам, все изделия из данного материала могут стерилизоваться, долго находиться в жидких агрессивных средах и совершенно не опасны при контакте с продуктами. - Температурный режим: max температура - до ста сорока градусов, температура плавления - сто семьдесят градусов. Блок-сополимер морозостоек (модифицированные марки эксплуатируются при температуре ниже минус сорока градусов, немодифицированные марки - до минус тридцати градусов) - Электроизоляция: некоторые марки имеют электрическую прочность более ста кВ/мм. - Механические свойства: блок-сополимер обладает значительной ударопрочностью, пониженными твердостью и жесткостью, повышенной износостойкостью. Самый распространенный метод модификации блок-сополимера полипропилена - это придание ему антистатического свойства с помощью специальных антистатических добавок. Эти добавки не дают налипать пыли на изделия из данного материала. Благодаря же введению таких добавок, как нуклеаторы, БС становится прозрачным, что позволяет значительно расширить ассортимент изделий, производимых из данного вида полипропилена. Введение добавок-антипиренов придает БС огнестойкость и существенно расширяет сферу его применения. Наиболее типичной областью применения огнестойкого полипропилена является электротехника. БС полипропилена достаточно прост в переработке, при введении определенных добавок физико-механические свойства полипропилена не изменяются. Статистический сополимер полипропилена (PP RANDOM COPOLYMER). Статистический сополимер полипропилена имеет кристаллическую структуру. Существует две разновидности статистического сополимера - прозрачный и непрозрачный Прозрачный - используется для изготовления тонкостенного упаковочного материала для пищевых продуктов, пленок для ламинирования, листов. Непрозрачный — используется для производства труб и фитингов для систем горячего водоснабжения. Статистический сополимер полипропилена обладает следующими свойствами: - Климатическая и химическая стойкость: при высоких температурах - к щелочам, кислотам, растворам солей, растительным и минеральным маслам; при комнатной температуре — к органическим растворителям; имеет низкое влагопоглощение. Благодаря этим свойствам, все изделия из данного материала могут долго находиться в жидких агрессивных средах и совершенно неопасны при контакте с продуктами. - Температурный режим: max температура - до ста сорока градусов, температура плавления - сто семьдесят градусов. - Электроизоляция: стат-сополимер полипропилена имеет хорошие электроизоляционные свойства, но хуже, чем гомополимер и блок-сополимер. - Механические свойства: стат-сополимер по жесткости и ударопрочности находится между гомополимером и блок-сополимером. Статистический сополимер полипропилена достаточно прост в переработке, при введении определенных добавок физико-механические свойства полипропилена не изменяются. Все виды полипропилена отличаются великолепной износостойкостью и подходят для вторичной переработки. 2.2.3. Области примененияполипропилена Для производства готовой продукции из полипропилена в России используются пять основных метода переработки: - экструзия (пленки, листы, трубы, нити и волокна), - литье под давлением (ТНП, тара, медицинские изделия, автокомплектующие и аккумуляторные батареи, фитинги), - выдув (пленки, емкости), - ротоформование (емкости, крупные пластиковые изделия) - вспенивание (изоляционные материалы) . Продукция получаемая первыми двумя методами является преобладающей. Литьевая продукция преимущественно производится из полипропилена с ПТР, находящимся в диапазоне 6-15 г/10 мин. В производстве продукции методом ротоформования (в России продукцию этим методом производят преимущественно из полиэтилена) используется полипропилен с ПТР ниже 3г/10 мин. Обозначение российских марок ПП состоит из пяти цифр: первая цифра 2 или 0 указывает на давление, при котором происходит процесс синтеза, соответственно, низкое или среднее. Вторая цифра указывает на вид материала: 1 - гомополимер, 2 - блоксополимер, 3 – статсополимер. Три последующие цифры обозначают десятикратное значения показателя текучести расплава (ПТР) . В обозначении композиции через тире указывают номер рецептуры стабилизации и далее, через запятую, цвет и число рецептуры окрашивания.
Основные группы марок полипропилена и сополимеров пропилена, выпускаемые на сегодняшний день: PP homopolymer, PP HO, PPHP, PPH - Полипропилен (гомополимер), изотактический полипропилен HIPP - Высокоизотактический полипропилен (гомополимер) APP - Атактический полипропилен SDPP - Синдиотактический полипропилен mPP - Металлоценовый полипропилен PP block-copolymer, PP impact copolymer, PP CO, PPCP - Блок-сополимер пропилена и этилена PPH - Блок-сополимер с очень высоким содержанием полиэтилена PPМ - Блок-сополимер с низким содержанием полиэтилена PPR - Блок-сополимер со средним содержанием полиэтилена PPU - Блок-сополимер с высоким содержанием полиэтилена PP random copolymer - Статистический сополимер пропилена и этилена EPP - Вспенивающийся полипропилен PP-X, PP-XMOD - Сшитый полипропилен | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||